镀镍碳纤维功能一体化复合材料的工艺及性能研究

采用连续电镀法对碳纤维进行镀镍处理，经镀镍碳纤维编制成镀镍碳纤维布，以环氧为基体树脂，镀镍碳纤维为增强材料，利用热压罐制备了镀镍碳纤维一体化复合材料。 研究了复合材料热压罐成型过程铺层设计对复合材料力学性能以及屏蔽性能的影响。通过扫描电子显微镜分析镀层的外观外貌。结果表明：经过铺层设计后热压成型复合材料的拉伸强度为898 GPa，电流密度A = 5 A/dm2、电镀时间为6 min，此时镍镀层与碳纤维结合强度较好，铺层角度为0˚/90˚/0˚，铺层厚度为3 mm时，复合材料的屏蔽效能75~112 dB (100 kHz~18 GHz)。

目前在电磁波防护复合材料方面广泛应用的导电纤维主要有：导电碳纤维、镀金属石墨纤维等[1]。

其中碳纤维是一种新型高强度、高模量碳素材料，具有密度小、质轻、耐环境性能好、热膨胀系数低、阻燃性能良好、易形成导电网络等优点。同时由碳纤维制备的电磁防护复合材料功能设计性强、系统集成度高、复杂结构件成型简单、力学性能好、便于批量生产，是电磁防护复合材料的一个重要发展方向[2]。

美国某公司研制的镀镍碳纤维的电导率已与金属镍本身的导电性基本相当，以此制备的电磁防护复合材料的电磁屏蔽性能较高[3]。但是目前镀金属碳纤维电磁防护复合材料电磁屏蔽原理是反射电磁波， 不利于解决电磁波引起的电磁干扰和电磁兼容问题，甚至会使电磁干扰问题更为严重，因此，急需开发出价格适中、工艺简单、具有功能一体化碳纤维电磁屏蔽功能一体化复合材料。

热压罐成型工艺是先进复合材料的主要成型方法，在成型过程中罐内形成均匀、稳定的温度场，压力恒定无偏差，成型产品密实，具有较高的力学性能和物理性能，成形性极好。

本文重点研究以T700 碳纤维经表面处理后， 通过电镀镍制备导电镀镍碳纤维作为电磁屏蔽体， 采用热压罐成型制备碳纤维复合材料，以期实现复合材料的一体化功能。

2. 试验部分 2.1. 主要原材料 碳纤维，3K，T700，吉林石化碳纤维厂；镀镍碳纤维布，自制；纯度为99.98 的镍块，京达实业有限公司；902 型环氧乙烯基酯树脂，济南易盛树脂有限公司；通用型过氧化甲乙酮，江阴市前进化工有限公司；过氧化苯甲酰，泰州市海翔化工有限公司。

2.2. 试验仪器设备及测试标准 热压罐：工作介质：空气，最高工作温度：400℃，储罐压力：3 MPa，规格：1000 × 2000 mm；游